Melatonine is een methoxyindool dat hoofdzakelijk ’s nachts door de pijnappelklier wordt gesynthetiseerd en afgescheiden onder normale licht-donker omstandigheden. Het endogene ritme van de secretie wordt gegenereerd door de suprachiasmatische kernen en is afgestemd op de licht-donkercyclus. Licht is in staat de melatonineproduktie te onderdrukken of te synchroniseren, afhankelijk van het lichtschema. Het nycthohemerische ritme van dit hormoon kan worden geëvalueerd door herhaalde meting van melatonine in plasma of speeksel of van sulfatoxymelatonine in urine, de voornaamste levermetaboliet. De belangrijkste fysiologische functie van melatonine, waarvan de secretie zich aanpast aan de duur van de nacht, is het doorgeven van informatie over de dagelijkse cyclus van licht en duisternis aan de lichaamsstructuren. Deze informatie wordt gebruikt voor de organisatie van functies, die reageren op veranderingen in de fotoperiode, zoals de seizoensgebonden ritmen. Seizoensritmiek van fysiologische functies bij de mens in verband met een mogelijke verandering van de melatonineboodschap is echter nog maar beperkt bewezen in gematigde gebieden onder veldomstandigheden. Ook de dagelijkse melatonine-afscheiding, die een zeer robuust biochemisch signaal van de nacht is, kan worden gebruikt voor de organisatie van circadiane ritmen. Hoewel de functies van dit hormoon bij de mens hoofdzakelijk gebaseerd zijn op correlaties tussen klinische waarnemingen en melatonine-afscheiding, zijn er aanwijzingen dat melatonine de koppeling van circadiane ritmen stabiliseert en versterkt, met name van de kerntemperatuur en het slaap-waakritme. De circadiane organisatie van andere fysiologische functies hangt ook af van het melatoninesignaal, bijvoorbeeld het immuunsysteem, de antioxidantverdediging, de hemostase en de glucoseregulatie. Het verschil tussen fysiologische en farmacologische effecten van melatonine is niet altijd duidelijk, maar berust op de overweging van de dosis en niet op de duur van de hormoonboodschap. Toegegeven wordt dat een “fysiologische” dosis een plasma-melatoninegehalte oplevert van dezelfde orde van grootte als een nachtelijke piek. Aangezien het reguleringssysteem van de melatonineafscheiding complex is en centrale en autonome paden volgt, zijn er vele pathofysiologische situaties waarin de melatonineafscheiding kan worden verstoord. De resulterende verandering kan de aanleg voor ziekte vergroten, de ernst van de symptomen doen toenemen of het beloop en het resultaat van de aandoening wijzigen. Aangezien melatoninereceptoren een zeer ruime verspreiding in het lichaam hebben, zijn de mogelijke therapeutische indicaties van deze verbinding talrijk. Grote vooruitgang op dit gebied zou kunnen worden geboekt door het ontwikkelen van multicentrische trials in een grote reeks patiënten, om de werkzaamheid van melatonine en de afwezigheid van toxiciteit op lange termijn vast te stellen.